制作一个超级精简的 Docker 镜像只需7步-工具盒子

制作一个超级精简的 Docker 镜像只需7步第1张文章来自黄庆兵老师的网易蜂巢《玩转 Docker 镜像》系列https://github.com/bingohuang/play-docker-images，原本分为上下两篇，这里由生态君整合成一篇便于阅读。希望能对大家有所帮助。

介绍
镜像层(Layers)
制作步骤
- lab-1：初始化构建 Redis 镜像
- lab-2：优化基础镜像
- lab-3：串联 Dockerfile 指令
- lab-4：压缩你的镜像
- lab-5：使用最精简的 base image
- lab-6：提取动态链接的 .so 文件
- lab-7：为 Go 应用构建精简镜像
总结
参考

作者简介： 黄庆兵，毕业于浙大，工作于网易，从事云计算、Docker和Go相关开发及布道工作；喜欢开源，乐于分享，勤于布道，折腾过开源小工具，制作过Docker课程，分享过 Gopher Meetup。我的 Github 账号：https://github.com/bingohuang，欢迎一起来 写 Go 玩 Docker！

制作一个超级精简的 Docker 镜像只需7步第2张

介绍

前段时间网易蜂巢曾经推出蜂巢 Logo T恤，用的正是 Docker 镜像制作，最神奇的是，它最终的镜像大小只有 585 字节。

$ docker images | grep hub.c.163.com/public/logo
REPOSITORY                      TAG           IMAGE ID         CREATED       SIZE
hub.c.163.com/public/logo       latest        6fbdd13cd204     11 days ago   585 B

有些镜像都不是我们自己来打包的（比如下载公共镜像），那是否有一些通用的精简 Docker 镜像的手段呢？答案是肯定的，甚至有的镜像可以精简 98%。精简镜像大小的好处不言而喻，既节省了存储空间，又能节省带宽，加快传输等。那好，接下来就请跟随我来学习怎么制作精简 Docker 镜像。

镜像层(Layers)

在开始制作镜像之前，首先了解下镜像的原理，而这其中最重要的概念就是镜像层(Layers)。镜像层依赖于一系列的底层技术，比如文件系统(filesystems)、写时复制(copy-on-write)、联合挂载(union mounts)等，幸运的是你可以在很多地方学习到这些技术^[1]^，这里就不再赘述技术细节。

制作一个超级精简的 Docker 镜像只需7步第3张

总的来说，你最需要记住这点：

在 Dockerfile 中， 每一条指令都会创建一个镜像层，继而会增加整体镜像的大小。

举例来说：

FROM busybox
RUN mkdir /tmp/foo
RUN dd if=/dev/zero of=/tmp/foo/bar bs=1048576 count=100
RUN rm /tmp/foo/bar

以上 Dockerfile 干了几件事：

基于一个官方的基础镜像 busybox(只有1M多)
创建一个文件夹(/tmp/foo)和一个文件(bar)，该文件分配了100M大小
再把这个大文件删除

实际上它最终什么也没做，我们把它构建成镜像（构建可以参考一期^[2]^）：

docker build -t busybox:test .

再让我们来对比下原生的 busybox 镜像大小和我们生成的镜像大小：

$ docker images | grep busybox
busybox    test     896c63dbdb96    2 seconds ago    106 MB
busybox    latest   2b8fd9751c4c    9 weeks ago      1.093 MB

出乎意料的是，却生成了 106 MB 的镜像。

多出了 100 M，这是为何？这点和 Git 类似（都用到了Copy-On-Write技术），我用 git 做了如下两次提交（添加了又删除），请问 A_VERY_LARGE_FILE 还在 git 仓库中吗？

$ git add  A_VERY_LARGE_FILE
$ git commit
$ git rm  A_VERY_LARGE_FILE
$ git commit

答案是:在的，并且会占用仓库的大小。Git 会保存每一次提交的文件版本，而 Dockerfile 中每一条指令都可能增加整体镜像的大小，即使它最终什么事情都没做。

制作步骤

了解了镜像层知识，有助于我们接下来制作精简镜像。这里开始，以最常用的开源缓存软件 Redis 为例，从一步步试验，来介绍如何制作更精简的 Docker 镜像。

lab-1：初始化构建 Redis 镜像

直接上 Dockerfile ：

FROM ubuntu:trusty
ENV VER     3.0.0
ENV TARBALL http://download.redis.io/releases/redis-$VER.tar.gz
# ==> Install curl and helper tools...
RUN apt-get update
RUN apt-get install -y  curl make gcc
# ==> Download, compile, and install...
RUN curl -L $TARBALL | tar zxv
WORKDIR  redis-$VER
RUN make
RUN make install
#...
# ==> Clean up...
WORKDIR /
RUN apt-get remove -y --auto-remove curl make gcc
RUN apt-get clean
RUN rm -rf /var/lib/apt/lists/*  /redis-$VER
#...
CMD ["redis-server"]

结合注释，读起来并不困难，用到的都是常规的几个命令，简要介绍如下：

FROM：顶头写，指定一个基础镜像，此处基于 ubuntu:trusty
ENV：设置环境变量，这里设置了 VER 和 TARBALL 两个环境变量
RUN：最常用的 Dockerfile 指令，用于运行各种命令，这里调用了 8 次 RUN 指令
WORKDIR：指定工作目录，相当于指令 cd
CMD：指定镜像默认执行的命令，此处默认执行 redis-server 命令来启动 redis

执行构建：

$ docker build  -t redis:lab-1  .

注：国内网络，更新下载可能会较慢

查看大小：

| Lab | iamge | Base | Lang | .red[*] | Size (MB) | Memo | |-----|-------|----------|------|------------|-----------|-------------| | 1 | redis | ubuntu | C | dyn | 347.3 | base ubuntu |

动辄就有 300多 M 的大小，不能忍，下面我们开始一步步优化。

lab-2：优化基础镜像

精简1：选用更小的基础镜像。

常用的 Linux 系统镜像一般有 ubuntu、centos、debian，其中debian 更轻量，而且够用，对比如下：

REPOSITORY          TAG        IMAGE ID         VIRTUAL SIZE
---------------     ------     ------------     ------------
centos              7          214a4932132a     215.7 MB
centos              6          f6808a3e4d9e     202.6 MB
ubuntu              trusty     d0955f21bf24     188.3 MB
ubuntu              precise    9c5e4be642b7     131.9 MB
debian              jessie     65688f7c61c4     122.8 MB
debian              wheezy     1265e16d0c28     84.96 MB

替换 debian:jessie 作为我们的基础镜像。

优化 Dockerfile：

FROM debian:jessie

#...

执行构建：

$ docker build  -t redis:lab-2  .

查看大小：

| Lab | image | Base | Lang | .red[*] | Size (MB) | Memo | |-----|-------|----------|------|------------|-----------|-------------| | 01 | redis | ubuntu | C | dyn | 347.3 | base ubuntu | | 02 | redis | debian | C | dyn | 305.7 | base debian |

减少了42M，稍有成效，但并不明显。细心的同学应该发现，只有 122 MB 的 debian 基础镜像，构建后增加到了 305 MB，看来这里面肯定有优化的空间，如何优化就要用到我们开头说到的 Image Layer 知识了。

lab-3：串联 Dockerfile 指令

精简2：串联你的 Dockerfile 指令（一般是 RUN 指令）。

Dockerfile 中的 RUN 指令通过 && 和 / 支持将命令串联在一起，有时能达到意想不到的精简效果。

优化 Dockerfile：

FROM debian:jessie

ENV VER     3.0.0
ENV TARBALL http://download.redis.io/releases/redis-$VER.tar.gz


RUN echo "==> Install curl and helper tools..."  && \
    apt-get update                      && \
    apt-get install -y  curl make gcc   && \
    \
    echo "==> Download, compile, and install..."  && \
    curl -L $TARBALL | tar zxv  && \
    cd redis-$VER               && \
    make                        && \
    make install                && \
    ...
    echo "==> Clean up..."  && \
    apt-get remove -y --auto-remove curl make gcc  && \
    apt-get clean                                  && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*  /redis-$VER

#...
CMD ["redis-server"]

构建：

$ docker build  -t redis:lab-3  .

查看大小：

| Lab | Image | Base | Lang | .red[*] | Size (MB) | Memo | |-----|-------|----------|------|------------|-----------|--------------| | 01 | redis | ubuntu | C | dyn | 347.3 | base ubuntu | | 02 | redis | debian | C | dyn | 305.7 | base debian | | 03 | redis | debian | C | dyn | 151.4 | cmd chaining |

哇！一下子减少了 50%，效果明显啊！这是最常用的一个精简手段了。

lab-4：压缩你的镜像

优化3：试着用命令或工具压缩你的镜像。

docker 自带的一些命令还能协助压缩镜像，比如 export 和 import

$ docker run -d redis:lab-3
$ docker export 71b1c0ad0a2b | docker import - redis:lab-4

但麻烦的是需要先将容器运行起来，而且这个过程中你会丢失镜像原有的一些信息，比如：导出端口，环境变量，默认指令。

所以一般通过命令行来精简镜像都是实验性的，那么这里再推荐一个小工具：docker-squash^[3]^。用起来更简单方便，并且不会丢失原有镜像的自带信息。

下载安装：

https://github.com/jwilder/docker-squash#installation

压缩操作：

$ docker save redis:lab-3 \
  | sudo docker-squash -verbose -t redis:lab-4  \
  | docker load

注：该工具在 Mac 下并不好使，请在 Linux 下使用

对比大小：

| Lab | Image | Base | PL | .red[*] | Size (MB) | Memo | |-----|-------|----------|----|------------|-----------|---------------| | 01 | redis | ubuntu | C | dyn | 347.3 | base ubuntu | | 02 | redis | debian | C | dyn | 305.7 | base debian | | 03 | redis | debian | C | dyn | 151.4 | cmd chaining | | 04 | redis | debian | C | dyn | 151.4 | docker-squash |

好吧，从这里看起来并没有太大作用，所以我只能说试着，而不要报太大期望。

lab-5：使用最精简的 base image

制作一个超级精简的 Docker 镜像只需7步第4张

使用 scratch 或者 busybox 作为基础镜像。

关于 scratch：

一个空镜像，只能用于构建镜像，通过 FROM scratch
在构建一些基础镜像，比如 debian 、 busybox，非常有用
用于构建超少镜像，比如构建一个包含所有库的二进制文件

关于 busybox

只有 1~5M 的大小
包含了常用的 UNIX 工具
非常方便构建小镜像

这些超小的基础镜像，结合能生成静态原生 ELF 文件的编译语言，比如C/C++，比如 Go，特别方便构建超小的镜像。

cloudcomb-logo（C语言开发）就是用到了该原理，才能构建出 585 字节的镜像。

redis 同样使用 C语言开发，看来也有很大的优化空间，下面这个实验，让我们介绍具体的操作方法。

lab-6：提取动态链接的 .so 文件

实验上下文：

$ cat /etc/os-release

NAME="Ubuntu"
VERSION="14.04.2 LTS, Trusty Tahr"

$ uname -a
Linux localhost 3.13.0-46-generic #77-Ubuntu SMP
Mon Mar 2 18:23:39 UTC 2015
x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

隆重推出 ldd：打印共享的依赖库

$ ldd  redis-3.0.0/src/redis-server
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fffde365000)
    libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007f307d5aa000)
    libpthread.so.0 => /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0 (0x00007f307d38c000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f307cfc6000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f307d8b9000)

将所有需要的 .so 文件打包：

$ tar ztvf rootfs.tar.gz
4485167  2015-04-21 22:54  usr/local/bin/redis-server
1071552  2015-02-25 16:56  lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6
 141574  2015-02-25 16:56  lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0
1840928  2015-02-25 16:56  lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
 149120  2015-02-25 16:56  lib64/ld-linux-x86-64.so.2

再制作成 Dockerfile：

FROM scratch
ADD  rootfs.tar.gz  /
COPY redis.conf     /etc/redis/redis.conf
EXPOSE 6379
CMD ["redis-server"]

执行构建：

$ docker build  -t redis-05  .

查看大小：

| Lab | | Base | PL | .red[*] | Size (MB) | Memo | |-----|-------|-----------|----|------------|-----------|---------------| | 01 | redis | ubuntu | C | dyn | 347.3 | base ubuntu | | 02 | redis | debian | C | dyn | 305.7 | base debian | | 03 | redis | debian | C | dyn | 151.4 | cmd chaining | | 04 | redis | debian | C | dyn | 151.4 | docker-squash | | 05 | redis | scratch | C | dyn | 7.73 | rootfs: .so |

哇！显著提高啦！

测试一下：

$ docker run -d --name redis-05 redis-05

$ redis-cli  -h  \
  $(docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}}' redis-05)

$ redis-benchmark  -h  \
  $(docker inspect -f '{{.NetworkSettings.IPAddress}}' redis-05)

总结一下：

用 ldd 查出所需的 .so 文件
将所有依赖压缩成 rootfs.tar 或 rootfs.tar.gz，之后打进 scratch 基础镜像

lab-7：为 Go 应用构建精简镜像

Go 语言天生就方便用来构建精简镜像，得益于它能方便的打包成包含静态链接的二进制文件。

打个比方，你有一个 4 MB 大小的包含静态链接的 Go 二进制，并且将其打进 scratch 这样的基础镜像，你得到的镜像大小也只有区区的 4 MB。这可是包含同样功能的 Ruby 程序的百分之一啊。

这里再给大家介绍一个非常好用开源的 Go 编译工具：golang-builder，并给大家实际演示一个例子

程序代码：

package main // import "github.com/CenturyLinkLabs/hello"

import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("Hello World")
}

Dockerfile：

FROM scratch
COPY hello /
ENTRYPOINT ["/hello"]

通过 golang-builder 打包成镜像：

docker run --rm \
    -v $(pwd):/src \
    -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock \
    centurylink/golang-builder

查看镜像大小(Mac下测试)：

$ docker images
REPOSITORY   TAG      IMAGE ID       CREATED          VIRTUAL SIZE
hello        latest   1a42948d3224   24 seconds ago   1.59 MB

哇！这么省力，就能创建几 M 大小的镜像，Go 简介就是为 Docker 镜像量身定做的！

总结

我们介绍了镜像层的知识，并且通过实验，介绍三种如何精简镜像的技巧。这里主要介绍了三种精简方法：选用更精小的镜像，串联 Dockerfile 运行指令，以及试着压缩你的镜像。通过这几个技巧，已经可以将 300M 大小的镜像压缩到 150M，压缩率50%到98%，效果还是不错。

优化基础镜像
串接 Dockerfile 命令：
压缩 Docker images
优化程序依赖
选用更合适的开发语言

参考

scratch in Docker Hub^[4]^
Make FROM scratch a special cased 'no-base' spec^[5]^
vDSO (virtual dynamic shared object)^[6]^
Small Docker Images For Go Apps^[7]^ (with golang-builder^[8]^)
Building Docker Images for Static Go Binaries^[9]^
Dockerfile Best Practices - take 2^[10]^ - by Michael Crosby, 2014-03-09.
Optimizing Docker Images^[11]^ - by Brian DeHamer, 2014-07-28.
Squashing Docker Images^[12]^ - by Jason Wilder, 2014-08-19.

参考资料

[1]

这些技术: https://docs.docker.com/engine/userguide/storagedriver/imagesandcontainers/ [2]

一期: https://github.com/bingohuang/play-docker-images/tree/master/stage-01 [3]

docker-squash: https://github.com/jwilder/docker-squash [4]

scratch in Docker Hub: https://registry.hub.docker.com/_/scratch/ [5]

Make FROM scratch a special cased 'no-base' spec: https://github.com/docker/docker/pull/8827 [6]

vDSO (virtual dynamic shared object): http://en.wikipedia.org/wiki/VDSO [7]

Small Docker Images For Go Apps: http://www.centurylinklabs.com/small-docker-images-for-go-apps/ [8]

golang-builder: https://github.com/CenturyLinkLabs/golang-builder [9]

Building Docker Images for Static Go Binaries: https://medium.com/@kelseyhightower/optimizing-docker-images-for-static-binaries-b5696e26eb07 [10]

Dockerfile Best Practices - take 2: http://crosbymichael.com/dockerfile-best-practices-take-2.html [11]

Optimizing Docker Images: http://www.centurylinklabs.com/optimizing-docker-images/ [12]

Squashing Docker Images: http://jasonwilder.com/blog/2014/08/19/squashing-docker-images/

51工具盒子

制作一个超级精简的 Docker 镜像只需7步